1、概述1.1項目背景黃山電網處于安徽電網未端的皖南山區，山巒起伏、地形劇變、峰高谷深，現有的35-220KV線路長度達650余km、桿塔2022基，約85均分布在山區。線路所經地區為多雷區，黃山地區年均雷暴日達55-70之間。由于黃山電網處于系統未端，主電源線路為兩條220KV寧萬2895、2896線及110KV陳太484、績金916線路，黃山市作業性的旅游都市，每年政治保電、接待任務繁重，其性對黃山電網的安全運行提出了更高的標準。而地處皖南的黃山電網，線路雷擊跳閘是整個電網跳閘的重要原因，經常占到跳閘總數的80-90。且由于線路大多處于高山大嶺，降低雷擊跳閘率對于日常線路設備的運行維護人員來說將大大降低勞動強度，因此如何有效防止雷擊故障的發生，對防雷措施進行綜合研究，盡量降低雷擊跳閘率，其安全效益是不可用金錢來衡量的。結合山區輸電線路的特點，提出了防雷綜合措施，其主要由以下三個方面組成：安裝線路避雷器、桿塔接地電網改造和安裝可控放電避雷針。這些措施將從防止直擊雷跳閘、反擊雷跳閘兩個方面對線路防雷起到綜合作用。1.2雷擊形勢分析1.2.1反擊雷擊桿、塔頂部或避雷線時，雷電電流流過塔體和接地體，使桿塔電位升高，同時在相導線上產生感應過電壓。桿頂電位：Ugd=βI（R_ch L₀h/2.6）其中：Ugd---桿頂電位，KV；β---分流系數，與避雷線根數、電壓等級有關，110KV：單避雷線取0.9，雙避雷線取0.86；I---雷電流幅值，KV；R_ch---桿塔沖擊接地電阻，Ω；L₀---桿塔的單位長度電感，wh/m，自立鐵塔取0.5；h---桿塔高度，m。絕緣子串所承受的電壓：Uj=I（βR_ch βL₀h/2.6 h_d/2.6）（1-K）其中：h_d---導線懸掛點高度，m；K---避雷線與導線間的耦合系數。如果升高塔體電位和相導線感應過電壓合成的電位差超過輸電線路絕緣閃絡電壓值，即U_j＞U₅₀時，導線與桿塔之間就會發生閃絡，這種閃絡就是反擊閃絡。因此從防止反擊的角度出發，降低桿塔接地電阻Rch、提高耦合系數k、減小分流系數β、加強輸電線路絕緣都可以提高輸電線路的耐雷水平。1.2.2繞擊雷繞過避雷線直接擊于導線，稱為繞擊。根據輸電線路的運行經驗、現場實測和模擬試驗均證明，繞擊的形成與以下因素有關：（1）、避雷線對邊導線的保護角α。它實際上表示了避雷線對導線的屏蔽作用，當保護角大于20℃時，繞擊就會明顯增加。因此從減少繞擊的觀點出發，應盡量減小保護角。（2）、桿塔高度。當桿塔高度h增加時繞擊數也會增加。桿塔高度增加，地面對導線的屏蔽效應減弱，繞擊區變大。因此從減少繞擊的觀點出發，應盡量降低桿塔高度。但降低桿塔高度又受線路電壓等級、地形地物情況等的限制。（3）、地形對繞擊的影響。山區線路的繞擊率較平原地區大，說明山區地形避雷線對導線的屏蔽效果差。規程建議以下計算繞擊率P_α公式：平原地區：lgP_α=（αh^1/2/86）-3.9山區：lgP_α=（αh^1/2/86）-3.35；其中α---保護角；h---桿塔高度（4）、線路絕緣水平。增加線路絕緣即提高耐雷水平，以減少繞擊跳閘率。1.2.3輸電線路反擊、繞擊原因判斷序號對照項目反擊繞擊1雷電流測量電流較大(結合電流路徑)電流較小(結合電流路徑)2接地電阻大小3閃絡基數及相數一基多相或多基多相單基單相或相臨兩基同相4塔身高度較高較低5地形特點一般，不易繞擊山坡及山頂易繞擊處6閃絡相別耐雷水平低相(如下相)易繞擊的相(如上相)2、根據輸電線路雷擊形式情況的分析，有針對性的采取防雷措施及方案2.1桿塔及避雷線遭受雷擊后，線路避雷器能有效防止反擊導致線路跳閘的發生，對易遭受的雷擊桿塔、相別等情況的分析，在以下曾遭受反擊跳閘的線路桿塔上安裝了5組金屬氧化物避雷器掛網運行。2.2線路避雷器安裝統計表線路名稱桿塔號安裝相別投運時間型號備注陳太484線#29三相2001.3.20YH10CX-95/300苦太911線#17三相2001.6.13YH10CX-95/300萬巖922線#22三相2001.6.14YH10CX-95/300巖金918線#77三相2001.12.17HY10WZ-108/281黟祁941線#2三相2002.3.15HY10WZ-108/2812.3降低桿塔接地電阻，能有效降低桿塔或避雷線遭受雷擊后的塔頂電位，從而提高線路耐雷水平，防止反擊跳閘事故的發生。由于老線路桿塔接地網在建設時使用的材料質量差、截面小和埋設深度不夠等原因，接地電阻值長期以來偏大，特別是經歷了多年的運行，大部分接地體銹蝕嚴重，降低了線路的耐雷水平。因此在2002年進行安全性評價的機會，對35-220KV線路桿塔接地網進行行了一次接地電阻測量，并與設計資料進行比較，分析總結進行了244基桿塔接地網進行統一改造。在改造之初，購買了德國GMC公司GEOHMRC土壤電阻率測量儀對土壤電阻率進行了抽測，結合測量結果進行接地線長度、型式的設計、加工，以保證其改造效果。附表一：有架空地線路的線路桿塔的接地電阻土壤電阻率（歐·米）100及以下100以上至500500以上至10001000以上至20002000以上工頻接地電阻（歐）1015202530為改造質量，適當增加接地線的直徑，由原來的φ10增加為φ12，并進行熱鍍鋅處理；對土壤電阻率＞2000歐·米以上的桿塔，在每條放射線上加2-3根接地樁（φ48鋼管或∠63X6角鐵，長1.5M（熱鍍鋅）），間距大于5M，與接地體緊密焊接，焊接部位做防腐處理；加工焊接時要求接地體之間的連接，應采用雙面焊接，焊接長度應為圓鋼直徑的六倍；焊好后應敲去焊渣，檢查焊接質量符合要求。同時，為減少水平接地線之間的屏蔽作用，接地體之間的的間距應根據地形具體情況確定，但不宜小于5m。改造桿塔統計表：線路名稱桿塔號改造基數投運時間寧萬289527#、31#、130#、139#、160#594年陳太4846#、7#、9#、20#、26#、27#、56#、64#887年苦太91111#、15#、26#、28#、29#、34#、43#、61#、65#、67#、69#、71#、72#、73#、74#、75#、81#、86#、89#、90#、91#2187年苦巖9132#、4#、7#、16#、20#、21#、27#、28#、30#、32#、33#、34#、35#、36#、37#、38#、40#、41#、42#、43#、44#、45#、46#、49#、52#、53#、59#、60#、80#、84#、89#、96#、110#、111#、115#3587年績金91627#、29#、43#、51#、53#、58#、67#、74#、75#、76#、79#、80#、87#、89#、93#、95#、96#、98#1871年巖金9188#-76#6971年萬巖9223#、5#、11#、13#、15#、17#、18#、20#、22#、24#、25#、293、30#、31#、33#、35#、36#、38#、39#、40#、42#、50#、49#2371年萬大92313#、14#、15#、16#、17#、18#、20#、21#、23#、24#、26#、27#、28#、29#、33#、35#、36#、37#、39#、40#、41#、42#、43#、45#、48#、49#、61#、64#、65#、66#、68#、70#3371年萬黟92639#、41#、48#、54#、56#、58#、65#、70#、81#、97#、116#112000年黟祁94140#、41#、45#、46#、47#、48#、69#、70#、71#、72#、73#、74#122000年陽草93119#12002年巖草91516#、18#、20#、22#、24#、25#、28#72002年合計2442.3可控放電避雷針安裝可控放電避雷針有一個相當大的幾乎不遭受繞擊的保護區域。經公司研究，在110KV苦巖913線路進行可控放電避雷針的試安裝。通過近年來安徽省雷電定位系統查巡的雷電活動情況，以及桿塔所處地形、山形、地勢，結合桿塔間檔距、海撥高度等情況，合理確定待安裝桿塔。安裝工作中的重點攻關部份就是在可控放電避雷針保護范圍的前提下，如何在桿塔上固定。我們根據各型桿塔結構，設計了可控放電避雷針的固定支架。設計原則：（1）當針高≤200m時，保護角為65度，相應地面保護半徑2.14h；地面高度hx處水平保護半徑為2.14（h-hx）；根保護角度的要求，分別對待安裝桿塔型式進行計算、設計支架高度。（2）為了保證安裝在桿塔頂部的避雷針對桿塔強度、穩定性不造成影響，設計人員充分考慮原塔型塔頭結構，創造性的提出對ZM1、ZM2、ZM3、ZM4型塔在塔頭中間聯板處以原有聯板螺栓上的固有螺孔進行支架及可控放電避雷針的固定。而JG2、GJ1、GJ2、GJ3型耐張塔由于塔頭結構較大，且未有適合安裝支架的聯板或螺栓孔，考慮到其角鋼規格較大，采用在塔頂角鋼上鉆孔子連接的方式進行，也不會對原塔身結構、穩定性造成破壞。（3）支架的設計也采用鐵塔空間角鋼桁架結構（與鐵塔自身溶為一體），并要求加工廠以散件型式配套生產，以便于現場運輸至高山大嶺及施工安裝。（4）為保證角鋼支架的質量，要求加工廠對支架進行熱鍍鋅處理，以延長其使用年限。安裝桿塔統計表（苦巖913全線桿塔125基，安裝CFG-X₃型可控放電避雷針44組。）塔號塔型呼高(m)海撥(m)安裝時間位置備注30#ZM2 926.7587.904年1月高山33#ZM2-314.7598.0高山34#ZM217.7597.7高山有雷擊記錄37#ZM2-314.7530.1山坡38#ZM2-314.7534.9山坡40#ZM2 623.7530.3山坡42#ZM3 926.7632.8高山46#ZM2-314.7435.5山坡47#ZM2 623.7402.4山坡49#ZM2-314.7357.9山坡50#ZM2-314.7319.4山坡有瓷瓶閃絡現象55#ZM4-314.7452.62高山57#ZM3 623.7607.8高山58#GJ3 320.5454.5山坡有雷擊記錄32#ZM2 320.7565.0高山8#ZM217.748004年12月山坡9#ZM2 623.7575山坡13#ZM217.7533高山14#ZM2 320.7521山坡15#ZM217.7558高山17#ZM2-314.7589高山19#ZM217.7568高山22#ZM317.7558高山25#GJ2-314.5585高山26#ZM2-314.7586高山28#ZM2-314.7578高山35#ZM217.7573.8山坡有雷擊記錄60#ZM2 623.7586高山62#ZM2-314.7372高山65#ZM217.7363山坡68#ZM2 320.7303高山有雷擊記錄69#GJ1-314.5250山坡72#ZM217.727704年12月山坡74#ZM317.0277山坡76#ZM217.7303山坡78#ZM2-314.7255山坡85#ZM2 623.7293山坡86#ZM118357山坡87#ZM1-315400山坡88#ZM2-314.7421山坡89#ZM3-314.7436山坡90#JG2-314.5391高山有雷擊記錄91#ZM3-314.7432高山92#ZM118380山坡